Устройство для отладки цифровых систем

/28 51)4 С 0 АН ЕЛЬСТВ ВТОРСНОМ релик ельство СССР11/16, 1980.ьство СССР11/00, 1979. ЙСТВО ДЛЯ(57) Устсистем ЦИФРОВЫХ ойс адки цифровыхользованоования объеколе и отладкеных комплекповышение длябыть счет формиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидУ 894712, кл. С 06 РАвторское свидетР 857997, кл. С 06 Р для имитации функциони та управления при конт управляющих вычислител сов. Цель изобретения достоверности отладки рования более широкого спектра неисправностей и сбоев, поступающихна вход цифровой системы, работающейпо штатной программе в реальноммасштабе времени. Цель изобретениядостигается за счет введения в устройство группы счетчиков сбоев, группы инверторов, группы блоков сравнения, наборников сбоев, неисправностей и индикации, блока индикации,блока сравнения, генератора тактовыхимпульсов, чнвертора, группы элементов запрета и дешифратора кода времени. Наиболее целесообразно применение устройства для контроля и отладки управляющих вычислительныхкомплексов, работающих в реальноммасштабе времени и осуществляющихдвусторонний обмен информацией, собъектами управления по кодовым каналам связи. 3 ил.12Изобретение относится к вычисли- . тельной технике, а именно к устройствам для контроля и отладки цифровых систем и может быть использовано для имитации Функционирования объекта управления при отладке управляющих вычислительных комплексов.Цель изобретения - повышение достоверности отладки за счет формирования более широкого спектра неисправностей и сбоев, поступающих на вход цифровых систем, работающих в реальном масштабе времени.Сущность изобретейия заключается в том, что предлагаемое устройство передает в работающую по штатной программе управляющую цифровую систему код состояния объекта управления, который оно формирует на основании информации, поступающей из системы,и времени, прошедшего с начала процесса управления, а имитация сбоев и отказов производится путем задержки или блокировки формирования соответствующих кодов состояния.На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для отладки циф-. ровых систем на фиг. 2 - пример реализации блока согласования, на фиг. 3 - пример реализации блока сравнения.Устройство содержит блок 1 согласования, информационный регистр 2, регистр 3 команд, дешифратор 4 команд, буферный регистр 5, счетчик 6 времени, группу триггеров 7, группу элементов И 8, блок 9 задания признака контролируемого параметра, блок 10 сравнения, блок 11 индикации, генератор 12 тактовых импульсов, блок 13 задания сбоев, группу блоков 14 сравнения, группу счетчиков 15 сбоев, группу элементов НЕ 16, дешифратор 17 кода времени, элемент НЕ 18, элемент 19 задержки, блок 20 задания неисправностей, группу эле-, ментов 21 запрета, вход 22 устройства, выход 23 устройства.Блок 1 согласования содержит преобразователь 24 последовательного кода в параллельный, преобразователь 25 параллельного кода в последовательный, входной формирователь 26, выходной формирователь 2,Блоки 10 и 14 сравнения содержит группу элементов 28 равнозначности и элемент И 29.Устройство соединяется своим входом 22 и выходом 23 соответственно54492с выходом и входом управляющей цифровой системы, которые предназначены для стыковки с о-ъектом управления. 50 55 5 0 15 20 25 ЗО 35 40 45 Блок 1 согласования предназначен для организации обмена информацией между устройством и управляющей цифровой системой. Формирователи 26 и 27 предназначены для согласования уровней и временных характеристик сигналов в линии связн, например, двухполярный трехуровневых сигналов межсистемного интерфейса по ГОСТ 18977 вс уровнями и временными характеристиками сигналов логических элементов. Преобразователи 24 и 25 кодов предназначены для организации обмена последовательными кодами, например, по межсистемному интерфейсу по ГОСТ 18977-79. Информационный вход блока 1 согласования является входом входного Формирователя 26, выход которого соединен с входом преобразователя 24 последовательного кода в параллельный, группа выходов преобразователя 24 является группой выходов блока 1 согласования, а управляющий выход преобразователя 24 является управляющим выходом блока 1 согласования. Группа входов блока 1 согласования является группой входов преобразователя 25 параллельного кода в последовательный, выход которого соединен через выходной формирователь 27 с информационным выходом блока 1 согласования, а управляющий вход преобразователя 25 является управляющим входом блока 1,Информационный регистр 2 предназначен для запоминания командной и числовой информации, поступающей в устройство из управляющей цифровой системы. Группа входов информационного регистра 2 соединена с группой информационных выходов блока согласования.Буферный регистр 5 предназначен для запоминания кодов, выводимых на индикацию. Группа выходов буферного регистра 5 соединена с группой входов блока 11 индикации.Дешифратор 4 команд предназначен для расшифровки командной информации, поступающей из управляющей цифровой системы. Выход дешифратора 4 команд соединен с входами начальной установки группы триггеров 7, группы счетчиков 15 сбоев и счетчика1 О 20 6 времени, а группа выходов дешифра - тора 4 команд соединена с входами группы элементов НЕ 16 и счетными входами группы счетчиков 15 сбоев,Счетчик 6 времени предназначен для формирования кодов временных интервалов и последовательностей импульсов различной частоты для синхронизации работы блоков устройства, Группа выходов счетчика 6 времени соединена с группой входов дешифратора 17 кода времени, а первый и второй выходы счетчика 6 соединены соответственно с управляющими входами регистра 3 команд и блока 1 согласования.Группа триггеров 7 предназначена для запоминания команд, поступающих из управляющей цифровой системы. Выходы триггеров 7 соединены с первыми входами элементов И 8.Группа элементов И 8 предназначена для формирования сигналов состояния управления при наличии соответствующих сигналов на выходах триггеров 7 и группы дешифратора 17 кода времени. Выходы группы элементов И 8 соецинены с информационными входами элементов 21 запрета.Блок 9 предназначен для установки признаковой части контролируемого параметра. Блок 13 предназначен для установки типа и кратности имитируемых сбоев функционирования объекта управления при приеме команд от управляющей цифровой системы. Блок 20 предназначен для установки типа имитируемой неисправности объекта управления. Блоки 9, 13, 20 конструктивно представляют собой, например клавиатуру. Блок 10 сравнения предназначен для формирования сигнала записи в буферный регистр 5 при совпадении признаковой части параметра или команцы, передаваемой из управляющей цифровой системы, с кодом признака, установленным на блоке 9. Выход блока сравнения соединен с управляющим входом буферного регистра 5, а вторая группа входов блока 10 сравнения соединена с группой выходов клавиатуры индикации, Блоки 10 и 14 сравнения содержат группу элементов 28 равнозначности и элемент И 29, причем первые входы группы элементов равнозначности образуют первую группу входов блока сравнения,25 30 35 40 45 50 55 вторые входы группы элементов 28 равнозначности образуют вторую группу входов блока сравнения, выходы группы элементов 28 равнозначности соединены с группой входов элемента И 29, выход которого является выходом блока сравнения, а один из входов элемента И 29 является входом стробирования блока сравнения.Блок 11 индикации предназначен для наглядного отображения контролируемых параметров. Блок 11 индикации содержит индикаторы, например, светодиоды, один вывод которых соединен с полюсом источника питания устройства, а другой - с группой входов блока 11 индикации, Группа входов блока 11 индикации соединена с группой выходов буферного регистра 5. Группа счетчиков 15 сбоев предназначена для счета циклов выдачи команд из управляющей цифровой системы. Счетные входы счетчиков 15 сбоев соединены с группой выходов дешифратора 4 команд.Группа блоков 14 сравнения предназначена для Формирования сигналов прохождения команд при совпадении сигналов от счетчиков 15 сбоев и блока 13. Первые группы входов блоков 14 сравнения соединены с выходами счетчиков 15 сбоев, а их выходы соединены с единичными входами группы триггеров 7.Группа элементов 21 запрета предназначена для блокировки сигналов состояния объекта управления при наличии соответствующих сигналов от блока 20. Управляющие входы элементов 21 запрета соединены с выходами блока 20. Выходы элементов 21 запрета соединены с группой входов регистра 3 команд.Генератор 12 импульсов предназначен для формирования импульсов базовой частоты. Выход генератора тактовых импульсов соединен с входом элемента НЕ 18 и с счетным входом счетчика 6 времени.Дешифратор 17 кода времени предназначен для формирования сигналов временнык интервалов. Группа выходов дешифратора кода времени соединена с вторыми входами группы элементов И 8,Инвертор 18 предназначен для формирования сигнала стробирования де1254492 фкода признака и наличии на стробирующем входе элемента И 29 сигнала стробирования блк 10 сравнения формирует сигнал совпадения кода признака, который поступает на вход буферного регистра 5. По этому сигналу принятый код фиксируется буФерным регистром 5 и отображается блоком 11 индикации,10 50 Вшифратора 17 кода времени. Выходэлемента НЕ 18 соединен с входомстробирования дешифратора 17 кодавремени.Группа элементов НЕ 16 предназначена для Формирования сигналовстробирования блоков 14 сравнения.Выходы инверторов 16 соединены свходами стробирования блоков 14 сравнения.Элемент 19 задержки предназначендля задержки сигнала конца приемас управляющего выхода блока 1 согласования и формирования сигнала стробирования дешифратора 4 команд и 15блока 10 сравнения. Вход элемента19 задержки соединен с управляющимвыходом блока 1 согласования, а выход соединен с входами стробирования дешифратора 4 команд и блока 2010 сравнения.Устройство работает следующимобразом.На вход блока 1 согласования через информационный вход устройства 2522 поступают последовательные кодыпараметров и команд, передаваемыецифровой управляющей системой вобъект управления. Входной преобразователь 26 преобразует электричес- ЗОкие сигналы, поступающие из каналассвязи, в сигналы логических 0и " 1", которые с выхода формирователя 26 поступают на вход преобразователя 24 последовательного кода в 35параллельный.Хранение параллельного кода вовремя цикла преобразования последовательного кода в параллельный осуществляется информационным регистром 2. Запись кода в информационныйрегистр осуществляется по сигналуконца приема, поступающему с управляющего выхода преобразователя 24последовательного кода в параллель- .45ньй. Для контроля информации, выводимой из управляющей цифровой системы, на блоке 9 устанавливается коднризнаковой части контролируемогопараметра или команды. При этом,приэнаковая часть кода, принятогоиз управляющей системы, сравнивается блоком 10 сравнения с кодом, установленным на блоке 9,Сравнение каждого разряда кода признака осуществляется соответствующим элементом 28 равнозначности. При совпадении всех рядрядов Поскольку в системах реального времени вывода информации из управляющей системы в объект управления обычно осуществляется циклически, то последовательным перебором кодов признаков, например, адресов параметров на наборнике индикации можно проконтролировать ввод всех параметров. Для исключения возможности ложного срабатывания блока 10 сравнения во время смены информации в информационном регистре 2, сигнал стробирования блока 10 сравнения задержан относительно сигнала записи в информационный регистр 2 э 7 ементом 19 задержки.а Командная информация, по которой объект управления осуществляет переход к различным этапам процесса управления, расшифровывается дешифратором 4, стробирование выходов которого также осуществляется сигналом, задержанным относительно сигнала записи в информационный регистр 2,По команде начальной установки на выходе дешифратора 4 формируется сигнал начальной установки группы триггеров 7, группы счетчиков 15 сбоев и счетчика 6 времени. С этого момента счетчик б времени начинает отсчет времени управления путем счета импульсов, поступающих от генератора 12. Дешифратор 17 кода времени формирует сигналы прохождения временных интервалов на своей группе выходов. На время срабатывания счетчика б времени сигналы на выходе дешифратора 17 кода времени блокируются сигналом, поступающим на его стробирующий вход с выхода элемента НЕ 18. По сигналам с группы выходов дешифратора 4 команд происходит срабатывание соответствующих счетчиков 15 сбоев. При совпадении кода на выходе счетчика 15 сбоев с кодом, установленным на блоке 13, блоком 14 сравнения формиру ется сигнал прохождения команды от управляющей цифровой системы.При имитации исправной работы объекта управления и канала связи, сигнал прохождения команды от управляющей системы формируется в соответствии с установленным на блоке 13 кодом, после первого же срабатывания счетчика 15.При имитации сбоя объекта управления или канала связи, сигнал прохождения комачды формируется блоком 14 сравнения только после повторной выдачи команды и соответственно второго срабатывания счетчика 15 сбоев.Таким образом, устанавливая различные коды на блоке 13 сбоев, можно имитировать одиночные, двойные и так далее сбои исполнения команд объектом управления и контролировать реакцию цифровой управляющей системы на эти типь. сбоев. Стробирование блоков 14 сравнения осуществляется сигналами с выходов элементов НЕ 1 б.Сигналы прохождения команд, Формируемые группой блоков 14 сравнения, запоминаются группой триггеров 7. При наличии сигнала прохождения команды от управляющей системы. на выходе соответствующего триггера 7 группы и сигнала окончания интервала времени, соответствующего окончанию данного этапа процесса управления на выходе дешифратора 17 кода времени, элементом И 8 группы формируется сигнал состояния объекта управления.С выхода элемента И 8 этот сигнал поступает на информационный вход элемента 21 запрета. Для имитации неисправностей прохождение "игналов состояния через группу элементов 21 запрета, блокируется сигналами с наборника 20 неисправностей, поступающими на управляющие входы группы элементов 21 запрета.Запись кода состояния в регистр 3 команд осуществляется циклически по сигналам с первого выхода счетчика 6 вре"ени. С грулпы выходов регистра 3 команд код состояния через группу входов блока 1 согласования поступает на группу входов преобразователя 25 параллельного кода в последовательный, который производит преобразование кода, Запуск преоб 254492 8разователя 25 производится циклически по сигналам с второго выхода счет- .чика 6 времени. С выхода преобразователя 25 код состояния через выход 5ной формирователь 27 и выход 23 устройства передается в управляющуюцифровую систему.Таким образом, предлагаемое уст 1 О ройство позволяет контролироватьуправляющие цифровые системы, обладает широкими функциональными возможностями за счет того, что длясвоей работы не требует специальных15 нештатных команд от управляющейсистемы, реализует режим контроляи отладки управляющей цифровой системы, работающей по штатным программам в реальном масштабе времени,20 Предлагаемое устройство позволяетотображать информацию, передаваемуюуправляющей цифровой системой вобъект управления, и проводить откладку системы при имитации сбоев25 и отказов объекта управления. Крометого, за счет упрощения структурыустройства достигается сокращениеоборудования,30 Формула из обр ет енияУстройство для отладки цифровыхсистем, содержащее блок согласования,информационный регистр, регистр ко -манд, буферньп регистр, дешифраторкоманд, группу триггеров, группуэлементов И, счетчик времени и элемент задержки, причем вход и выходблока согласования являются соответственно информационными входом ивыходом устройства, группа информационных выходов блока согласованиясоединена с группой информационныхвходов информационного регистра, 45фвыход Конец приема блока согласования соединен с входом записи информационного регистра, группа информационных выходов регистра командсоединена с группой информационныхвходов блока согласования, первыйвыход дешифратора команд соединенс входами начальной установки триггеров группы, выход каждого триггера группы соединен с первым входомсоответствующего элемента И группы,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повьппения достоверностиотладки, в устройство введены блок12544 9задания сбоев, блок задания неисправностей, блок задания признака контролируемого параметра, блок индикации, группа счетчиков сбоев, группа блоков сравнения, группа элементов НЕ, группа элементов запрета, генератор тактовых импульсов, элемент НЕ, дешифратор кода времени и блок сравнения, причем группа информационных выходов информационно О го регистра соединена с группой инФормационных входов буферного регистра, группой входов дешифратора команд и первой группой входов блока сравнения, выход равенства которого 15 соединен с входом записи буферного регистра, группа выходов блока задания признака контролируемого параметра соединена с второй группой входов блока сравнения, выход бу ферного регистра соединен с входом блока индикации, каждый выход группы выходов дешифратора команд соединен со счетным входом соответствующего счетчика сбоя группы и через 25 соответствующий элемент НЕ группы - с входом разрешения сравнения соответствующего блока сравнения группы, информационный выход каждого счетчика сбоев группы соединен с первым ЗО информационным входом соответствующего блока сравнения группы, каждый выход группы выходов блока зацания сбоев соединен с вторым входом соот 92 10ветствующего блока сравнения группы, выход каждого блока сравнениягруппы соединен с входом установкив " 1" соответствующего триггерагруппы, выход генератора тактовых,импульсов соединен со счетным входомсчетчика времени и через элементНЕ - с входом стробирования дешифратора кода времени, выход дешифраратора команд соединен с входомначальной установки счетчика времени, группа информационных выходовсчетчика времени соединена с группойинформационных входов дешифраторакода вреМени, каждый выход дешифратора кода времени соединен с вторыми входами элементов И группы, выход каждого элемента И группы соединен с прямым входом соответствующего элемента запрета группы, первыйи второй выходы кода времени счетчика времени соединены с входами записи соответственно регистра команди блока согласования, каждый выходблока задания неисправностей соединен с инверсным входом каждого элемента группы, выходы которых соединены с соответствующими входами регистра команд, выход "Конец приема"блока согласования через элементзадержки соединен с входом разрешения сравнения блока сравнения и входом стробирования дешифратора команд, 1254492.Попович Сост Техр рректор М Самборская Редактор И.Каса Закаэ 4722/5 Тираж 67ПИ Государсделам изот035, Москва Подписновенного комитета СССР тенин и открытии Ж, Раушская н 4/ эводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4